C: cacbon, phần trăm trọng lượng H2: hydro, phần trăm trọng lượng
2.2.2 Sự chuyển hoá hoá học
Sự chuyển hố hố học CTR là q trình làm biến đổi pha (chẳng hạn pha rắn thành pha lỏng, pha rắn thành pha khí). Để giảm thiểu thể tích hoặc thu hồi sản phẩm chuyển hố, q trình hố học cơ bản được sử dụng để chuyển hố chất thải rắn đơ thị gồm:
Q trình đốt cháy (oxi hố hố học) Quá trình nhiệt phân
Q trình khí hố
Q trình đốt cháy có thể coi là phản ứng hoá học giữa oxigen và chất hữu cơ để tạo ra hợp chất oxi hoá theo sau là sự phát tán ánh sáng và sinh nhiệt. Với sự hiện diện của lượng dư khơng khí, sự đốt cháy thành phần hữu cơ của CTR đô thị được biểu diễn theo phương trình phản ứng sau:
CHC + lượng khí dư N2 + CO2 +H2O + tro + nhiệt
Lượng khí dư để đảm bảo phản ứng cháy hồn tịan. Sản phẩm cuối cùng của phản ứng cháy trên bao gồm: khí nóng – chủ yếu bao gồm nitrogen (N2), cacbon dioxide (CO2), nước (H2O) và thành phần không cháy được. Trên thực tế, một lượng nhỏ amonia (NH3), sulfur dioxide (SO2), nitrogen oxides (NOx) cũng hiện diện, tuỳ thuộc loại chất thải.
2.2.2.2 Quá trình nhiệt phân
Do những chất hữu cơ khơng ổn định nhiệt, chúng có thể bị chia cắt thành khí, chất lỏng và chất rắn. Tính chất của ba thành phần chính sinh ra từ sự nhiệt phân thành phần hữu cơ CTR đơ thị là:
Dịng khí chứa khí hydrogen (H2), methane (CH4), carbon monoxide (CO), cacbon dioxide (CO2) và những khí khác, tuỳ thuộc vào tính chất hữu cơ của chất thải được nhiệt phân.
Hắc ín ở dạng lỏng, ở nhiệt độ phòng và chứa những hợp chất như acetic acid, aceton và methanol.
Than bao gồm hầu hết cacbon và một vài chất trơ khác.
2.2.2.3 Q trình khí hố
Q trình khí hố bao gồm sự cháy từng phần nhiên liệu carbon sao cho tạo ra nhiên liệu giàu carbon monoxide, hydrogen và một số hydro carbon bão hồ, chủ yếu là methane.
Sự chuyển hố sinh học của thành phần hữu cơ CTR đơ thị có thể sử dụng để làm giảm thể tích và khốt lượng của chất thải, tạo ra phân bón dùng trong việc cải tạo đất và tạo khí methane. Vi sinh vật chính trong q trình chuyển hố sinh học chất hữu cơ là vi khuẩn, nấm men, nấm mốc và atynomycete. Các quá trình chuyển hố này có thể được thực hiện hiếu khí hoặc kỵ khí, tuỳ thuộc vào oxygen. Đặc điểm khác nhau cơ bản giữa phản ứng chuyển hố hiếu khí và kỵ khí là loại sản phẩm cuối cùng và oxygen phải được cung cấp trong q trình chuyển hố hiếu khí. Q trình sinh học được sử dụng để chuyển hố thành phần hữu cơ trong CTR đô thị bao gồm ủ phân hiếu khí, phân huỷ kỵ khí.
2.2.2.5 Ủ phân hiếu khí
Để tự nhiên, thành phần hữu cơ trong CTR đô thị sẽ chịu sự phân huỷ sinh học. Mức độ và thời gian phân huỷ sẽ phụ thuộc vào loại chất thải và độ ẩm, chất dinh dưỡng sẵn có trong CTR và những yếu tố mơi trường khác. Dưới những điều kiện được kiểm soát, chất thải làm vườn và thành phần hữu cơ trong CTR đơ thị có thể bị chuyển hố thành chất hữu cơ ổn định mà ta gọi là phân bón hữu cơ trong một thời gian tương đối ngắn (từ 4 đến 6 tuần).
Q trình làm phân bón hữu cơ hiếu khí có thể được diễn tả bằng phương pháp sau:
CHC + O2 + chất dinh dưỡng TB mới + CHC ổn định + CO2 + H2O + SO42- + nhiệt
Theo phương trình trên, chúng ta nhận thấy sản phẩm cuối cùng là tế bào mới, CHC ổn định, cacbon dioxide, nước, ammonia và sulfate. Phân bón hữu cơ là CHC ổn định. CHC ổn định thường chứa thành phần lignin cao, chúng rất khó bị chuyển hố sinh học trong một thời gian ngắn. Lignin thường xuất hiện trong giấy báo.
2.2.2.6 Phân huỷ kỵ khí
Thành phần CHC trong CTRĐT có khả năng bị phân huỷ sinh học có thể được chuyển hố sinh học dưới điều kiện kỵ khí thành khí methane (CH4) và cacbon dioxie (CO2). Sự chuyển hố này có thể được biểu diễn bằng phương trình sau:
CHC + H2O + chất dinh dưỡng TB mới + CHC ổn định + CO2 + CH4 + NH3 + H2S + nhiệt
Theo phương trình trên ta nhận thấy sản phẩm cuối cùng là dioxide, methane, amoni, hydrogen, sulfide và CHC ổn định. Trong q trình chuyển hố kỵ khí, cacbon dioxide và methane chiếm đến 99% tổng số khí được tạo thành, CHC ổn định (hoặc bùn phân huỷ) phải được thoát nước trước khi đổ vào BCL.
Các q trình chuyển hố được sử dụng để quản lý CTR được trình bày trong Bảng 2.9
Bảng 2.9 Các q trình chuyển hố được sử dụng để quản lý CTR Q trình chuyển hố Phương pháp chuyển hố Sản phẩm chuyển hoá VẬT LÝ
Tách (phân loại) Tách bằng thủ cơng hoặc bằng máy
Thành phần riêng biệt được tìm thấy trong